Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Saidi,Ahmad Monshi
علي سعيدي (استاد راهنما) احمد منشي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeed Zare
سعيد زارع

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Investigation and Production of Alumina Monolithic Refractory containing in situ nano spinel
In recent decades, the monolithic refractory is attracted due to the no requirement to any treatment for shaping and sintering. Tendency to use Alumina – magnesia spinel phase has increased due to favorable properties such as improved mechanical properties and slag corrosion resistance. Recently by attention to the effect of fine grain size materials on the properties of refractory castables and by employment of nano technology in material engineering, widespread researches has begun about using nano particles for refractory castables. In this study, production of alumina monolithic refractory containing in situ nano spinel was considered. In situ nano spinel formation at higher temperatures, helps to counterbalance the volume expansion. Different parameters such as the kind and amount of raw materials and aggregates, suitable binder at different firing temperatures were considered and bulk density (BD), apparent porosity (AP), strength was measured and XRD and SEM consideration were performed. Results showed that by using suitable amounts of alumina with magnesia, at 110 °C and firing at 1300°C, in situ nano spinel is formed in the castable. Therefore, in this research to acquire the suitable binders replacement for calcium alumina cement, different combinations of Sulphate binders, phosphate binders and silicate binder were considered. Result of the Brazilian strength test showed hexameta phosphate binder with calcium sulfate binder and white cement making a strong bond beside hydraulic and ceramic bonds. Studies by SEM and XRD showed use of refractory clay and lime, glass phase and mullite is produced. Mullite together with in situ nano spinel increase the strength and other properties of castable. Aggregates of Iranian sieved bauxite, has developed good properties. Key words : Monolithic Refractory Castable, In Situ nano spinel, Binder, Bauxite, Calcium Aluminate cement, Alumina-Magnesia
چکيده طي دهه هاي اخير، توجه ويژه‌اي به ديرگدازهاي مونوليتيک به دليل عدم نياز به هرگونه عمليات براي شکل دادن و عمليات پيش از پخت معطوف شده است و همچنين تمايل به استفاده از فاز اسپينل آلومينا- منيزيا (MgAl 2 O 4 ) به دليل خواص مطلوبي همچون بهبود خواص مکانيکي و مقاومت در برابر خوردگي سرباره افزايش يافته است. با توجه به تأثير بسيار زياد مواد ريز و خيلي ريز‌دانه بر خواص ديرگداز‌هاي ريختني و از طرفي با گسترش فناوري نانو در زمينه‌هاي مختلف مهندسي مواد اخيراً تحقيقات گسترده اي درمورد استفاده از ذرات نانو براي ديرگداز‌هاي ريختني آغاز شده است. در اين پژوهش ساخت و معرفي نسل جديدي از جرم هاي نسوز مونوليتيکي بدون سيمان مدنظر است که در آن ها فاز اسپينل در ابعاد نانو در زمينه نسوز و از طريق واکنش درجا بين مواد اوليه ايجاد شود. تشکيل نانو اسپينل درجا تأثير چشمگيري در کنترل انبساط ناشي از اين فرايند دارد. در همين راستا در اين پژوهش، براي بررسي پارامترهاي مختلفي نظير نوع و مقدار مواد اوليه مصرفي، بايندر و سنگ دانه مناسب ترکيبات مختلفي تهيه و ميزان دانسيته، درصد تخلخل ظاهري و استحکام نمونه ها از طريق آزمون استحکام برزيلي اندازه گيري و همچنين مطالعات فازي (XRD) و ريز ساختاري (SEM) انجام شد. نتايج نشان دادند که استفاده از مقادير مناسبي از منيزيا کلسينه به همراه بوکسيت و آلوميناي کلسينه در ترکيب جرم ريختني و پس از 2ساعت پخت در دماي C?1300 فاز اسپينل در ابعاد نانو کريستالي به صورت درجا در جرم تشکيل مي شود. همچنين در اين مطالعه به منظور دست يابي به جايگزيني مناسب براي سيمان آلومينات کلسيم مصرفي که به عنوان بايندري متداول در جرم هاي نسوز استفاده مي شود ترکيبات مختلف فسفاتي، سولفاتي و سيليکاتي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج به دست آمده از آزمون استحکام برزيلي نشان داد که بايندر هگزا متافسفات سديم در کنار بايندر سولفات کلسيم و سيمان سفيد اتصالات مستحکمي را در کنار اتصالات هيدروليکي و سراميکي در جرم ايجاد مي کنند. از طرفي نتايج به دست آمده از آزمون پراش پرتو ايکس و ميکرسکوپ الکتروني نشان دادند که استفاده همزمان از خاک نسوز و آهک در ترکيب جرم ريختني باعث ايجاد فازهاي مناسب شيشه اي و اتصال دهنده اي همچون فاز مولايت شده که مي تواند در کنار فاز کريستالي نانواسپينل که به صورت درجا در دماي بالا تشکيل شده است باعث ايجاد اتصالات مناسب و بهبود خواص مکانيکي در جرم شوند. همچنين در بين اگريگيت هاي متداول بوکسيت دانه‌بندي شده ايراني بهترين خواص را ارائه نمود. در انتها در اين پژوهش دو محصول نانو پيونددهنده نسوز و جرم نسوز منوليتيکي بدون سيمان معرفي شد کـه مي تواند موجب خودکفايي صنايع نسوز کشور در توليد اين دو محصول گردد. کلمات کليدي: جرم نسوز منوليتيکي، نانو اسپينل درجا، بايندر، بوکسيت، سيمان آلومينات کلسيم، آلومينا- منيزيا

ارتقاء امنیت وب با وف بومی